量子自旋首次推動了厘米級物體

编辑者: Svitlana Velhush

在沖繩科學技術大學院的實驗室中,科學家首次讓鑽石NV色心中的電子量子自旋推動了一個厘米尺度的物體。對量子力的經典力學響應,被記錄在一個比先前紀錄高出八到九個數量級的質量上。

由日本OIST量子機械部門的傑森·特瓦姆利教授領導的團隊,使用了一顆帶有氮-空位色心的鑽石,透過碳桿懸掛在石墨板上。石墨板藉助抗磁效應懸浮於磁鐵陣列上方。功率為50毫瓦的綠色雷射以脈衝方式照射鑽石,使NV色心中的電子自旋極化,並產生微小的磁漲落。這些漲落將鑽石向下推,而干涉儀則以皮米級的精度記錄石墨板的位移。整個組合的質量約為128毫克,位移則達到一百奈米。

該實驗發表於7年2026月的《Science Advances》期刊。結果已在同儕審查的出版物中得到確認,並描述了對自旋量子力的經典響應,而非疊加態本身。選擇NV色心是因為其具有較長的相干時間,使其能在室溫下比其他系統更長久地保持量子態。

想像一個微小的指南針,其指針在不可見場的作用下轉動,並推動一整列火車:電子自旋正是如此,每一個都如同微型磁鐵,共同推動了一個宏觀物體。這不僅僅是信號的放大——這是在重力已開始顯現的尺度下,量子效應的直接展現。

這一成就為創造宏觀疊加態以及直接檢驗量子重力開闢了道路。基於同樣的原理,還可以建造用於搜尋暗物質和重力波的超靈敏感測器。科學家指出,還需將質量再提高一個數量級,才能接近量子效應與重力效應變得相當的尺度。

發表於7年2026月《Science Advances》的結果表明,量子世界與經典世界之間的邊界已推進到了厘米尺度。

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來源

  • First observation of quantum spins shifting a centimeter-scale object in the lab

  • For The First Time Ever, Quantum Spins Shift a Centimeter-Scale Object

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